Michel Bruel

Isolierende Schicht für mehr Erfolg in der Halbleiterherstellung

1993 ließ Dr. Michel Bruel ein Verfahren für die Herstellung dünner Halbleiterfilme patentieren. Zu dieser Zeit arbeitete er als Forscher beim Commissariat a l'Energie Atomique-Leti, einem der größten europäischen Forschungsinstitute für Mikroelektronik, in Grenoble. Bruel erfand das sogenannte Smart Cut-Verfahren, das der entscheidende Schritt hin zur Herstellung von hochwertigen Silicon-on-Insulator-(SOI-)Wafern zu geringeren Kosten im großen Maßstab war. Zwar gab es auch schon vorher Methoden, mit denen man SOI-Wafer produzieren konnte. Sie wurden aber aus Kostengründen sowie wegen ihrer mangelnden technischen Verlässlichkeit nicht intensiv eingesetzt.

Bruels Erfindung ermöglichte ein kostengünstiges Verfahren, mit dem tellergroße Silizium-Wafer in einem einzigen Schritt mit einer ultradünnen Isolierschicht versehen werden können. Danach werden Mikrochip-Schaltkreise auf die Wafer aufgebracht. Die Isolierschicht (zum Beispiel Siliziumoxid oder Glas) verhindert, dass Strom in die Siliziumschicht gelangt. Dadurch erhöht sich die Chipgeschwindigkeit um bis zu 40 Prozent, und gleichzeitig halbiert sich der Stromverbrauch. Mit dem Stromverbrauch sinkt auch die Wärmeabgabe der Chips, was bei großen Servern von Bedeutung ist. Dort kann die Wärmeableitung durchaus ein Problem darstellen.

SOI ermöglicht die Herstellung von Geräten mit größerer Leistung und geringerem Stromverbrauch im Vergleich zu traditionellen Bulk-Siliziumverfahren. Auf SOI-Material aufgebrachte Schaltkreise funktionieren auch unter sehr schwierigen Bedingungen, insbesondere bei Strahlung oder unter Extremtemperaturen, weil die Isolierschicht den Schaltkreis vor Interferenzen schützt.

Zwei Forscher am CEA-Leti, nämlich Andre-Jacques Auberton-Herve und Jean-Michel Lamure, erkannten das Potenzial der Technologie und gründeten in Brenin bei Grenoble das Start-up Soitec. Sie waren davon überzeugt, dass SOI eines Tages zum Standardmaterial für Bauteile für den Massenmarkt werden und in Handys, Spielkonsolen, Auto-Stromsensoren und zahlreichen anderen tragbaren Geräten eingesetzt werden würde. Bruel trieb derweil seine Bemühungen um eine kommerzielle Verwendung von SOI als Leiter des Bereichs Integration und Montage in der Mikrotechnologie-Abteilung des CEA-Leti weiter voran.

Nach der Unternehmensgründung 1992 fiel es Soitec jahrelang schwer, die Technologie kommerziell verwertbar zu machen. Der Durchbruch kam, als Philips als erstes Unternehmen SOI-basierte Bauteile für einen Audioverstärker verwendete. Inzwischen hat die Welt endlich zu Soitec aufgeschlossen. Das Unternehmen ist ein gutes Beispiel dafür, wie Grundlagenforschung in einem Nanotechnologie-Labor die Basis für eine weltweite Führungsposition auf einem innovativen und wettbewerbsintensiven Gebiet schaffen kann. Ohne Bruels Technologie wäre der Erfolg von Soitec nicht möglich gewesen.

Inzwischen liefert Soitec 80 Prozent der SOI-Wafer für Chiphersteller in aller Welt. Lizenznehmer stellen weitere 10 Prozent bereit. Soitec hat umfangreiche Verträge mit Großkonzernen wie IBM, Philips und Advanced Micro Devices abgeschnitten und seinen Umsatz für 2005 dadurch auf voraussichtlich über 135 Millionen EUR gesteigert – eine Verdreifachung innerhalb von vier Jahren. Die Zahl der Beschäftigten hat sich seit dem Jahr 2000 um 100 Prozent auf 530 erhöht.

Freescale Semiconductor beliefert Apple Computer mit Soitec-basierten Chips für Laptops. Und sowohl die Sony Playstation 3 als auch die moderne Microsoft Xbox verwenden Chips, die auf Soitec-Wafern aufgebracht wurden.

Das Unternehmen hat kürzlich einen Vertrag mit AMD unterzeichnet, der für 2006 ein Umsatzvolumen von 126 Millionen EUR vorsieht. Soitec will in diesem Jahr zwei neue Fertigungsstraßen für 300mm-Wafer in Betrieb nehmen; acht weitere sind für das folgende Geschäftsjahr geplant.

Die höhere Geschwindigkeit und der geringere Stromverbrauch von SOI-Chips haben den Nutzen der Technologie in anspruchsvollen Märkten bereits belegt. Künftig kann SOI für einen deutlich niedrigeren Stromverbrauch sorgen. "SOI wird Silizium Schritt für Schritt als Grundstoff in der Mikroelektronik ablösen. Es gibt kein Zurück mehr", so Lamure.